Обзори

Методи за изчисляване на свободна енергия чрез молекулно моделиране: теория и приложения

Цветан Захариев, Анела Иванова*

Факултет по химия и фармация, Софийски университет “Св. Кл. Охридски”, бул. Дж. Баучер № 1, 1164 София, България

Резюме: Настоящият обзор има за цел да запознае читателите с методите, използвани при оценяването на свободна енергия с помощта на молекулни симулации. В рамките на изложението са разгледани теоретичните основи в тази област от теоретичната химия и физика. Дискутирани са техните главни предимства и недостатъци, както и източниците на грешки при оценките на термодинамичните потенциали с помощта на всеки от дефинираните подходи. Посочени са стратегиите, които позволяват оптимално оползотворяване на получените в рамките на молекулните симулации данни. Всяка от основните секции съдържа разработени примери за решаването на конкретна физикохимична задача с помощта на посочените по-горе алгоритми. В края са обобщени трите основни пункта, на които трябва да се обърне особено внимание при изчисляването на свободна енергия. Текстът може да бъде използван от химици, физици и биолози, които се опират на молекулни симулации в своите изследвания, включващи оценки на изменението в свободната енергия при протичане на различни процеси.

 Графично резюме

 GA_AIvanova

pdfBulg. J. Chem. 4 (2015) in press 

Ключови думи

, , , , , ,

Аналитични трудности и инструментални решения при определяне на фталати

Валентина Христова-Багдасарян*, Жулиета Тишкова

Национален център по обществено здраве и анализи, Дирекция „Обществено здраве и здравен риск“, бул. „Академик Иван Ев. Гешов“ №15, 1431 гр. София, България

РезюмеЕстерите на 1,2-бензолдикарбоновата киселина, често означавани като фталати, образуват група от съединения, които се добавят към полимерите главно като пластификатори, но имат и многобройни други области на приложение (лепила, бои, филми, медицина, козметика). Годишното производство на фталати се оценява от Световната здравна организация на близо 8,0 милиона тона. Фталатите не са химически свързани с крайните продукти, към които са добавени и се освобождават в околната среда с течение на времето. При проучвания върху животни, фталатите са били определени като ендокринни разрушители, предизвикващи редица симптоми с общо название „фталатен синдром“, най-вече заради тяхното въздействие върху мъжката репродуктивна система. През последните 20 години е налице нарастваща загриженост за широкото разпространение и токсичността на тези съединения. Диалкилфталатите се анализират директно чрез капилярна газова хроматография, докато моноестерите предварително се дериватизират. Моноестерите на фталовата киселина се анализират добре и с течна хроматография. Мас-спектралната идентификация е от съществено значение във всички анализи на фталати.

Основният проблем при анализа на фталати е свързан с повсеместното им разпространение, което може да замърси провеждания анализ и да доведе до фалшиви положителни или по-високи от реалните резултати. Рискът от замърсяване присъства в цялата аналитична схема, което изисква фокусиране на вниманието върху всички възможни източници на замърсяване и прилагане на ефикасни съвременни техники за максималното им отстраняване.

Графично резюме

GA-online

pdf

Bulg. J. Chem. 4 (2015) in press 

Ключови думи

, , ,

Масспектрометрията в контекста на омикс технологиите: основен инструмент за бионеорганичния анaлиз на растения

Крум Бърдаров*, Румяна Джингова

Факултет по химия и фармация, Софийски университет „Св. Климент Охридски“,
бул. Джеймс Баучер № 1, 1164 София, България

РезюмеПрез последните две десетилетия се обособи и бързо се разви нов подход на третиране и изследване на живите организми – “omics”-подходът (например genomics, proteomics, metabolomics, metalomics). В контекста на това ново направление и погледът към елементния състав на живите организми претърпя еволюция. Елементният анализ на растенията в последното десетилетие все повече се насочва към изясняване не само на качествения и количествен състав, но и към изясняване на връзката между елементен състав и физиологията на организма, бионеорганичните и биоорганични взаимодействия на елементите в него. Широко навлезлите масспектрални техники дават големи възможности за комплексно изследване на химичния състав на тъканите. Това насочва интереса на аналитиците по-скоро към елементната специация (разпределението на елементите в организма и химичните форми под които те се намират в него) и анализът на хетероелементите в техните свързани форми в организма in-vivo. За целта е необходимо значително по-сериозно внимание при планиране на експериментите, с използване на сложни комбинации от техники, преди всичко с масспектрални инструменти. Настоящата обзорна работа цели да обобщи по- често използваните масспектрални и комбинирани („hyphenated techniques”) техники при анализ на елементите в техните свъразни форми и разпределение (елементна специация) в растителни тъкани. Разгледани са EI, CI, ESI, ICP масспектрометрия и комбинацията им с някои от хроматографските и нехроматографски (LA, MALDI, SIMS) методи за разделяне.

Графично резюме

GA1408

pdfBulg. J. Chem. 3 (2014) 111-124 

Ключови думи

, , , ,

Атомистични водни модели

Яна Цонева, Аля Таджер*

Факултет по Химия и фармация, Софийски университет „Св. Климент Охридски”, бул. Джеймс Баучър 1, 1164 София, България

Резюме: Водата често се възприема като нещо просто и обикновено, тъй като тя няма цвят, мирис, вкус и е широко разпространена. Това е най-простото съединение на два от най-реактивоспособните елементи – водород и кислород. Поради това има само няколко молекули, които са по-малки или по-леки от нея. Въпреки това, течната вода е най-удивителното вещество. Тя е основна причина за съществуването на живот на нашата планета и е неразделна част от природата, ежедневието, технологиите и самите нас. Поради важността си, водата от години е най-изследваното съединение. Тя проявява редица аномалии в своите физикохимични характеристики, което прави нейното детайлно описание и интерпретация изключително трудно, тъй като знанията за взаимодействията между самите водни молекули са все още непълни и недостатъчни.

Теоретичната химия предлага възможности за проучване на водното поведение, но за целта е необходимо разработване на модел на водната молекула, който да отговаря на множество изисквания – да възпроизвежда свойства свързани с енергетиката, структурирането и динамиката на водата и да е валиден за възможно най-голям брой точки от фазовата ѝ диаграма. В представената работа е направено обобщение на основните видове атомистични молекулно-механични водни модели, които се използват в днешно време, като са класифицирани според това дали и как включват поляризуемостта на водната молекула.

Графично резюме:

GA-1406-online

pdfBulg. J. Chem. 3 (2014) 65-93

Ключови думи

, , ,

Нанофармацевтични формулировки на основата на поли(стирен-съ-малеинова киселина)

Надежда Ангелова, Георги Йорданов*

Факултет по химия и фармация, Софийски университет “Св. Кл. Охридски”, бул. Дж. Баучер № 1, 1164 София, България

Резюме: Съполимерите на стирена и малеиновата киселина с относително ниска молекулна маса притежават голям потенциал за приложение като компоненти на системи за лекарствено доставяне, особено в химиотерапията на ракови заболявания. Пионерските разработки в областта на приложението на тези полимери датират от 80-те години на 20-ти век, когато са направени първите макромолекулни конюгати на тази основа за селективно доставяне на лекарства до тумори. Към настоящия момент съществуват някои обещаващи формулировки на противоракови агенти на основата на тези съполимери, които са показали забележителна антитуморна активност при преклинични и клинични изпитания. Целта на настоящия обзор е да обобщи основните методи за получаване на мицели и наночастици от поли(стирен-съ-малеинова киселина) (PSMA), основните странтегии за доставяне на такива системи до солидни тумори, тяхната токсичност, фармакокинетика и ефикасност в преклинични и клинични изпитания. Очертани са настоящото състояние и бъдещите перспективи при използванетона тези системи за лекарствено доставяне. Описани са и някои оригинални приноси на авторите относно получаването на наночастици от PSMA чрез нанопреципитация.

Графично резюме:

GApdfBulg. J. Chem. 3 (2014) 33-43

Ключови думи

, , , , ,

Имуноаналитични техники за анализ

Силвия Стойкова1,2,* и Васил Атанасов1,2

1 Факултет по химия и фармация, Софийски университет „Св. Климент Охридски“, бул. Джеймс Баучер № 1, 1164 София, България; 2Военномедицинска академия, Клиника Спешна токсикология, Токсикохимична лаборатория, ул. Св. Георги Софийски № 3, 1606 София, България

Резюме: През последните години нарасна изключително много приложението на имуноаналитичните техники и методи в биоаналитичната химия, клиничната лаборатория, съдебната токсикология и допинг контрола. Бързината на изпълнение, големият брой анализирани субстанции, възможността за получаване на първоначален количествен резултат и предимството от едновременен анализ на голям брой проби на сравнително ниска цена наложиха повсеместното им приложение. Настоящата работа има за цел да представи принципите на основните имуноаналитични техники (RIA, ELISA, EMIT, FPIA, CEDIA, KIMS), които се използват днес, с акцент върху тяхното приложение в съдебната токсикология и анализа на лекарствени средства, като са коментирани техните възможности, предимства, недостатъци и ограничения.

Графично резюме:

GApdfBulg. J. Chem. 3 (2014) 9-20

Ключови думи

, , , , , , , ,

Екстракционен метод за селективно извличане и разделяне на метали при преминаването им от солнокисела в сярнокисела среда

Светлана Живкова

Институт по Инженерна Химия – Българска Академия на Науките, ул. Акад. Г. Бончев, бл. 103, 1113 София, България

Резюме: Хлоридната хидрометалургия предоставя металите разтворени в хлоридна среда. При използване на течно-течна екстракция те се извличат предимно под формата на хлоридни комплекси. След реекстракцията им те се получават отново в хлоридна среда. Провеждането на директна електролиза на метали от такива разтвори е свързано с редица неудобства и затруднения. Използването на класически електролизни вани изисква сярнокисел разтвор на металите, свободен от хлоридни аниони. В настоящия обзор е направен преглед на работата на колектив от Института по инженерна химия към БАН под ръководството на проф. д.т.н. Георги Кючуков, намерилa отражение в патентована екстракционна технология за обработка на металсъдържащи солнокисели разтвори. Показани са предимствата на създадения метод за селективно извличане и разделяне на метали от съвместен солнокисел разтвор, при преминаването им от солнокисела в сярнокисела среда чрез използване на различни смесени екстрагенти, получени от комбинацията на екстрагенти извличащи метали по различни механизми, както и чрез използването на един бифункционален екстрагент.

Графично резюме

GA-SZhivkova

pdf Bulg. J. Chem. 2 (2013) 117-132

Ключови думи

, , , ,

Флуоресцентно маркиране на протеини – основни подходи и приложения

Стефка Калоянова1*, Стела Минковска2, Камелия Винкетова3, Росица Тропчева4, Светла Данова4

1Факултет по химия и фармация, СУ „Св. Климент Охридски”, бул. Джеймс Баучер 1, София 1164; 2Институт по катализ, БАН, ул. Акад. Г. Бончев, блок 11, София 1113; 3Институт по биология и имунология на размножаването, БАН, бул. Цариградско шосе 73, София 1113; 4Институт по микробиология, БАН, ул. Акад. Г. Бончев, блок 26, София 111 

Резюме: Необходимостта от изучаване на клетъчните процеси на молекулно ниво е в основата на разработването на нови методи за флуоресцентно маркиране на различни биологични обекти. Техниките за визуализиране на протеини in vivo и in vitro позволяват селективно проследяване на физичните им свойства и функции, което е от голямо значение в биохимичните и медицински изследвания. Натрупаните през последните години данни в областта на молекулярната биология и органичната химия позволи създаването на няколко нови класове флуоресцентни маркери и наложи нови тенденции в белязането на биомолекулите. Настоящата обзорна статия обобщава предимствата и ограниченията на най-често използваните техники и флуорогенни багрила за маркиране на протеини.

Графично резюмеGA1307pdfBulg. J. Chem. 2 (2013) 77-91

Ключови думи

, , ,

Синтез на β-лактами с участието на имини или β-аминокиселини и техни производни

Александър Добрев, Юлиан Загранярски

Софийски университет „Св. Климент Охридски“, Факултет по химия и фармация, Бул. „Джеймс Баучер“ № 1, 1164 София, България

Резюме: Поради наличието на 2-азетидиннов пръстен в молекулата на важни природни антибиотици са разработени много синтетични  методи за получаването на β-лактами. В този обзор са разгледани съвременни методи за синтез на 2-азетидинони, при които са използвани като изходни продукти азометинови съединения ([2+2] циклоприсъединяване на имини към кетени, one pot-реакции на кондензация на естери и имини, циклизация на β-аминокиселини и техни естери, получени от заместени имини). Обсъдени са и оптималните реакционни условия и стереохимичните аспекти на предложените в литературата методи.

Графично резюме

GA-ADobrev

pdf Bulg. J. Chem. 2 (2013) 45-59

Ключови думи

, , , , , ,

Флуоресцентни кумаринови производни – разпространение, фотофизични характеристики и някои техни приложения като ензимни субстрати

Теодора Цветкова, Тодор Делигеоргиев

Факултет по химия и фармация, СУ “Св. Кл. Охридски”, бул. Дж. Баучер № 1, 1164 София, България

Резюме: В настоящия обзор са представени класификацията, разпространението в природата, фотофизичните характеристики и някои приложения на флуоресцентни кумаринови багрила. Подробно е разгледано използването на кумаринови производни като ензимни субстрати в аналитичната практика.

Графично резюмеGATsvetkovapdf Bulg. J. Chem. 2 (2013) 1-13

Ключови думи

, , ,

Полиалкилцианоакрилатните наночастици като лекарствени носители: 33 години по-късно

Георги Йорданов

Факултет по химия и фармация, СУ “Св. Кл. Охридски”, бул. Дж. Баучер № 1, 1164 София, България 

Резюме: Колоидните наночастици на основата на биосъвместими и биоерозивни полиалкилцианоакрилатни материали са получени за първи път през 1979 г и все още са обект на интензивни изследвания с цел разработване на нови лекарствени формулировки за насочено лекарствено доставяне. През последните 33 години са разработени различни видове полиалкилцианоакрилатни наночастици – наносфери, нанокапсули, хибридни полимерно-магнитни наночастици, дългоциркулиращи наночастици, както и наночастици, които са функционализирани с насочващи лиганди за активно целево лекарствено доставяне. Получени са формулировки с полиалкилцианоакрилатни наночастици на различни видове биологично-активни вещества – цитостатици, антибиотици, противовирусни агенти, противогъбични лекарства, нестероидни противовъзпалителни лекарства, биологично-активни протеини, нуклеинови киселини и др. Настоящият обзор няма за цел да бъде пълно и изчерпателно обобщение на всички получени до момента резултати, а цели да обобщи основните концепции и идеи, свързани с получаването и приложението на полиалкилцианоакрилатните наночастици като лекарствени носители, да изтъкне най-важните открития и да очертае бъдещите перспективи в областта.

 Графично резюме

 Bulg. J. Chem. 1 (2012) 61-73

Ключови думи

, ,

Цианинови багрила за маркиране на биообекти

Стефка Калоянова, Тодор Делигеоргиев, Недялко Лесев, Алексей Василев, Николай Гаджев, Алекси Алексиев

СУ „ Св. Кл. Охридски”, Факултет по химия и фармация, бул. Джеймс Баучер 1, София 1164

Резюме: С представената работа целим да обобщим част от основните и най-значими за практиката, според нас, био-приложения на цианиновите багрила през последните години. Те имат голямо значение за развитието на молекулярната биология, биотехнологиите, медицинските анализи, както и при клиничните изпитания и употребата на редица медицински продукти и апаратура.

Графично резюме

 Bulg. J. Chem. 1 (2012) 15-28

Ключови думи

, ,

Реакцията между хомофталов анхидрид и имини – 35 години по-късно

Явор Митрев1, Иван Свиняров2, Меглена Къндинска-Йотова2, Милен Богданов2*

1 Институт по органична химия с център по фитохимия, Българска академия на науките, ул. Акад. Г. Бончев, бл. 9, София 1113

2 СУ „ Св. Кл. Охридски”, Факултет по химия и фармация, бул. Джеймс Баучер 1, София 1164 

Резюме: Цел на настоящият обзор е да се направи кратък преглед на синтетичните възможности, които предоставя реакцията между хомофталов анхидрид и имини. Предложена за първи път през 1977 година, днес тя предтавлява утвърден метод за получаването на полизаместени хетероциклени moneygram sign up
съединения , съдържащи изохинолинонов фрагмент в структурата си. В първата част от статията е описан класическият, некатализиран вариант на реакцията, като последователно са разгледани реакционните условия и нейният обсег. В следващата част са разгледани различни модификации , като е акцентирано върху селективното получаване на стереоизомери с желана конфигурация. В последната част са илюстрирани конкретни примери за следващи трансформации на получените изохинолинони и употребата им като прекурсори в синтеза на природни продукти или съединения с потенциално приложение във фармацевтичната промишленост.

Графично резюме

 Bulg. J. Chem. 1 (2012) 29-41

Ключови думи

, , , ,